磁共振设备的全身天线和具有这种全身天线的磁共振设备

摘要

一种用于磁共振设备的全身天线，该磁共振设备带有一个具有至少一个在纵向上延伸的第一天线杆(7)的天线结构(6)。该第一天线杆(7)可以被加载第一发射电流，借助于该发射电流可以发射第一激励信号，借助于该激励信号可以在设置在检查区域(10)中的检查对象(9)内激励出磁共振。在第一天线杆(7)中在其朝向检查区域(10)一侧上集成了第一微波元件(12)，该第一微波元件用于向检查区域(10)中发射微波信号和/或用于从检查区域(10)中接收微波信号。微波元件(12)具有天线元件(15)以及配属于天线元件(15)的布线电子装置(14)。天线元件(15)被设置在天线杆(7)的朝向检查区域(1)的一侧上。布线电子装置(14)既在其朝向检查区域的一侧上又在其背向检查区域的一侧上由天线杆(7)包围。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于磁共振设备的全身天线，该磁共振设备带有一个具有至少一个在纵向上延伸的第一天线杆的天线结构，其中，该第一天线杆可以被加载第一发射电流，借助于该第一发射电流可以发射第一激励信号，借助于该第一激励信号可以将设置在检查区域中的检查对象激励出磁共振，其中，在第一天线杆中在其朝向检查区域一侧上集成了第一微波元件，该第一微波元件用于向检查区域中发射微波信号和/或用于从检查区域中接收微波信号。

此外，本发明还涉及一种磁共振设备，该设备包括：基本磁铁，梯度磁铁系统，上述类型的全身天线，以及用于控制该梯度磁铁系统和全身天线的控制装置。

背景技术

上述类型的全身天线以及上述类型的磁共振设备是一般地公知的。

在磁共振设备中采用多个局部线圈，因为局部线圈对于接收目的来说具有比全身天线明显更好的信噪比。为了利用由这些局部线圈接收的磁共振，必须将这些局部线圈与控制装置连接。这在最简单的情况下是通过同轴电缆实现的。

已经公知的是，将由局部线圈接收的磁共振变换到微波频率上，并且将该微波无线地传输至接收天线。在DE 10219749 A1以及对应的US 2003/0227289 A1中有这种磁共振设备的一个例子。在这些文献中没有提到关于用于接收微波信号的接收天线的装置。

在DE 102005022551 A1中描述了一种磁共振设备，其具有多个微波接收天线，其中，将这些微波接收天线这样设置，使得它们围绕一个检查区域。相对于磁共振设备的中心轴线，这些微波接收天线被在径向上设置在一个全身天线的内部。

DE 102005022551 A1在本发明的申请人尚未被公开。因此，它并不是一般地可以获得的现有技术，而仅仅是在德国专利授予程序中并且在其中也仅仅针对新颖性而被考虑。

US 4719425 A公开了一种用于磁共振设备的全身天线，该磁共振设备带有一个本身具有多个在纵向上延伸的天线杆的天线结构。这些天线杆可以被加载发射电流，借助于这些发射电流可以发射激励信号，从而可以将设置在检查区域中的检查对象激励出磁共振。此外，这些天线杆还可以被加载微波信号，所述微波信号可以从天线杆发射到检查区域中。所述天线杆可以包含一个缝隙系统，该缝隙系统可以被用于向检查对象中辐射微波。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种将全身天线以及微波元件在磁共振设备中尽可能有效和节省空间地设置的可能性。

按照本发明，所述微波元件具有天线元件以及配属于天线元件的布线电子装置(Beschaltungselektonik)。天线元件被设置在天线杆的朝向检查区域的一侧上。布线电子装置在其朝向检查区域的一侧上以及在其背向检查区域的一侧上都由天线杆包围。

通常，所述天线结构具有至少一个在纵向上延伸的第二天线杆，该第二天线杆可以被加载第二发射电流，借助于该第二发射电流可以发射激励信号，借助于该激励信号可以将设置在检查区域中的检查对象激励出磁共振。在这种情况下，优选地在第二天线杆中在其朝向检查区域一侧上集成了第二微波元件，该第二微波元件用于向检查区域中发射微波信号和/或用于从检查区域中接收微波信号。

在许多情况下，所述天线结构还另外具有至少两个在纵向上延伸的其它天线杆，其中，所有天线杆至少基本上平行于中心轴线延伸并且被围绕该中心轴线分布地设置，使得所述检查区域对应于该天线结构的内部，并且每个另外的天线杆可以被加载一个各自的另外的发射电流，借助于这些发射电流可以发射激励信号，借助于该激励信号可以将设置在检查区域中的检查对象激励出磁共振。如果将该天线结构构造为鞍形线圈、鸟笼形谐振器或类似的天线结构，则该实施方式是特殊的。

优选地，在另外的天线杆中在其朝向检查区域一侧上集成了其它微波元件，所述微波元件用于向检查区域中发射微波信号和/或用于从检查区域中接收微波信号。

通常，在两个在中心轴线的方向上看相互隔开且与该中心轴线正交地延伸的连接端面内的所述天线杆在该中心轴线的切线方向上看相互作用。区别于类似的现有技术，至少若干天线杆能够在所述中心轴线的方向上看在轴向上伸出至少一个所述连接端面。在这种情况下，所述微波元件在天线杆中被优选设置在所述连接端面之间。

所述天线杆可以被空心地构造。这种实施方式的优点将从下列的实施方式中看出。

至布线电子装置的导线可以在所述天线杆的内部延伸，只要该天线杆被构造为空心的。所述导线优选被构造为屏蔽的导线。它们在所述天线杆的纵向上看从该天线杆中突出。所述导线在该天线杆的末端附近设有表面波陷波器(Mantelwellensperren)。

作为替换，所述至布线电子装置的导线可以在天线杆外部延伸。在这种情况下，所述导线被构造为屏蔽的同轴电缆。

所述布线电子装置优选地具有滤波器元件，借助于该滤波器元件可以阻塞其频率处于激励信号的频率的范围中的信号。由此可以压制或者至少减小不希望的耦合。

天线元件可以是独立的元件。不过，它们优选是天线杆的组成部分。

天线元件优选地具有在各个天线杆的纵向上延伸的缝隙，所述缝隙的长度大致为微波波长的一半。在这种实施方式的情况下，布线电子装置从横向于天线杆纵向的方向看优选在所述缝隙的两侧与该天线杆连接。

附图说明

下面根据结合附图对实施方式的描述给出本发明的其它优点和细节。在附图中以原理图示出：

图1示出了第一磁共振设备的示意图，

图2示出了全身天线，

图3和图4各以展开图示出了图2的全身天线的一个片段，

图5和图6各示出了通过图2的全身天线的两个天线杆的横截面，

图7示出了一个天线杆的片段，

图8示出了第二磁共振设备的示意图，

图9示出了一个带有天线结构的极靴。

具体实施方式

如图1所示，磁共振设备具有一个基本磁铁1。该基本磁铁1基本上被构造为圆柱形，使得其围绕一条中心轴线2环绕。

只要在下面采用概念“轴向”、“径向”和“切向”，则其总是涉及到一个轴线、例如涉及中心轴线2。概念“轴向”意味着与有关轴平行的方向。概念“径向”和“切向”则意味着在一个与有关轴垂直的平面内的方向。概念“径向”涉及在该平面中的这样一个方向，其指向该有关轴或者背离该轴地取向。概念“切向”表示的是一个在与该轴垂直的平面中围绕该轴的方向。如果将概念“轴向”、“径向”和“切向”不是明确地参考一个轴线使用，则其涉及的是中心轴线2。如果它们涉及的是其它的轴，则将引入涉及是哪个轴。

梯度磁铁系统3在径向上设置在基本磁铁1内部。全身天线4在径向上设置在梯度磁铁系统3内部。全身天线4(与梯度磁铁系统3和基本磁铁1同样地)围绕着中心轴线2切向地延伸。

磁共振设备具有控制装置5。借助于该控制装置5对梯度磁铁系统3和全身天线4进行控制。

参见图2，全身天线4通常被构造为鸟笼形谐振器。特别是在被构造为鸟笼形谐振器的情况下(不过，同样在其它实施方式、例如作为鞍形线圈的实施方式中)，全身天线4具有一个天线结构6，该天线结构以径向距离r围绕中心轴线2延伸。天线结构6具有多个天线杆7。天线杆7的数量最小为4。其通常为16或32。不过，天线杆7也可能是其它数量，例如6、8、12、24或40个天线杆7。天线杆7本身沿杆轴线8延伸。也就是说，它们沿各自的纵向延伸。

通常，天线杆7平行于中心轴线2地延伸。不过作为替换的实施方式，可能的，在这些实施方式中杆轴线8定义了一个仅仅基本上平行于中心轴线2的方向。在后一种情况下，各个杆轴线8具有一个包括第一分量和第二分量的方向。这两个分量添加到各个杆轴线8的方向。第一分量(精确地)与中心轴线2平行。第二分量则垂直于中心轴线2。只要第一分量大于第二分量，则杆轴线8的方向基本上平行于中心轴线2。例如，可以如下地给出仅仅基本上平行于中心轴线2的杆轴线8延伸：天线结构6被略呈圆锥形地构造，和/或天线杆7类似于枪炮筒的壳头间隙量规(Felder)和膛线以轻微螺旋状地环绕中心轴线2。也可以将两种措施进行组合。

全身天线4通常既可以作为发射天线又可以作为接收天线运行。至少发射运行总是可以的。在发射运行中，由控制装置5通过对应的放大器为天线杆7加载高频发射电流I。由于发射电流I的加载，天线杆7发射激励信号，借助于该激励信号可以将检查对象9激励出磁共振。为此，检查对象9必须被安置在天线结构6的内部10。因此，天线结构6的内部10对应于检查区域10。

天线杆7在两个连接端面11上沿着该中心轴线2的切线方向(即切向)上看相互作用。连接端面11在中心轴线2的方向(即轴向)看是相互隔开的。它们正交于该中心轴线2地延伸。在全身天线4作为鸟笼形谐振器的实施方式的情况下，在连接端面11中例如设有端环11′，所述端环对应于图3和4将天线杆7相互电流和/或电容耦合。

按照后面还将进一步解释的图5至图7，在天线杆7中在其朝向检查区域10一侧上集成了微波元件12。这些微波元件12用于向天线结构6的内部10中发射微波信号。作为替换或者额外地，可以借助于微波元件12从天线结构6的内部10中接收微波信号。微波元件12(如同梯度磁铁系统3和全身天线4那样地)由控制装置5控制。这点既适用于微波元件12的发射运行、又适用于其接收运行。在接收运行中，由微波元件12所接收的微波信号尤其也可以由控制装置5接收。

激励信号以及由此所激励的磁共振信号具有一个磁共振频率，该频率通常介于8和200MHz之间。例如，氢的磁共振频率(拉莫尔频率)在3特斯拉磁共振设备中为大约127MHz。与此相对，微波频率则显著地更大。其尤其为至少1GHz，通常甚至为3GHz或者更高、例如5至12GHz。

按照图5和图6，天线杆7被构造成空心的。在天线杆7的内部13设置了布线电子装置14。天线元件15被设置在天线杆7的朝向检查区域10一侧上、即在径向上靠内设置的一侧上。布线电子装置14被配设给天线元件15。布线电子装置14和天线元件15共同构成每个微波元件12。

由于将布线电子装置14设置在空心天线杆7的内部13中，布线电子装置14在一个正交于中心轴线2的平面16中被天线杆7全方位地包围。不过，如果布线电子装置14由天线杆7径向内部以及进行外部地(即，径向上两侧，或者说既在朝向检查区域10一侧上又在背向检查区域10一侧上)包围，原则上就已经足够了。在这种情况下，仅仅需要的是在切线方向上看留下足够小的间隙。

布线电子装置14通过导线17与控制装置5连接。在图5和6的实施方式中，导线17在天线杆7内部延伸(也可见图3和图4)。其优选地被构造为屏蔽导线、特别是同轴电缆。

参见图3和图4，导线17在天线杆7的末端18上超出天线杆7，因此，在中心轴线2的方向上看导线从天线杆7中突出。为了压制表面波，在天线杆7的末端18附近为导线17设置了表面波陷波器19。

按照图3和图4，天线杆7可以轴向一侧或者轴向两侧超出连接端面11。如果是这种情况，则优选地将微波元件12设置在天线杆7的中心区域20中。在此，中心区域20是如下定义的：即，其被设置在连接端面11之间。

微波元件12的天线元件15可以被构造为所谓的贴片天线(Patch-Antenne)，见图5。在这种情况下，天线元件15在切线方向上看延伸跨过天线杆7宽度的主要部分。不过这点并不严重。

作为替换，微波元件12的天线元件15可以被构造为缝隙天线，见图6和7。在这种情况下(尤其参见图7)，天线元件15具有缝隙21。该缝隙21在此优选地在各杆轴线8的方向上延伸。

在各自杆轴线8的方向上看，缝隙21的长度大约为微波波长的一半。在此，该波长由公知的关系

λ＝c/f

给出，其中，λ是所求的波长，c是光速，而f是微波的频率。因此，在例如3 GHz的微波频率f的条件下波长λ约为10cm。

按照图6和图7，与中心轴线2切向地或者垂直于天线杆7的纵向地看，布线电子装置14在缝隙21的两侧上均与天线杆7连接。如果微波元件12的天线元件15是天线杆7的组成部分的话，这种实施方式尤其具有意义。

按照图5和图6，布线电子装置14具有滤波器元件22(在按照图7的实施方式中也可以是这种情况)。借助于滤波器元件22可以阻塞其频率处于激励信号的频率的范围中的信号。滤波器元件22可以例如是适当地设计的高通滤波器、带通滤波器或者带阻滤波器。

尽管带有在天线杆7中的布线电子装置14的导线17的设置是可能的和优选的，不过并不是必须如此。例如，按照图7，导线17被设置在天线杆7的外部，即，被设置在天线杆7的径向内侧。在这种情况下，导线被构造为屏蔽的同轴电缆。按照图7，布线电子装置14也不是被设置在天线杆7中。例如，如图7所示有屏蔽外壳23，后者被设置在天线杆7的径向内侧。在这种情况下，将布线电子装置14设置在屏蔽外壳23的内部。

上面结合一种所谓的水平磁场设备描述了本发明，在该设备中固定的基本磁铁磁场沿中心轴线2的方向延伸。不过，本发明也可以在所谓的垂直磁场系统中应用。

按照图8，垂直磁场系统通常具有一个轭铁24，两个极靴25、25′通过该轭铁发生磁相互作用。检查区域10位于极靴25、25′之间。通常，在极靴25、25′上设置了梯度磁铁系统。不过，在图8(以及在图9)中并没有一起示出该梯度磁铁系统。

在极靴25、25′(在图8中仅仅可以看到下面的极靴25)上设置了带有天线杆7的天线结构6。单个天线杆7的实施方式对应于上面结合图5至图7所描述的实施方式。

如图9所示，可以在极靴25、25′上设置作为替换的天线结构6，该天线结构的天线杆7正交地交叉。在这种情况下，可以借助于天线结构6产生圆极化的高频场。其它的实施(特别是对应于图5至7的天线杆7的实施方式)仍然保持有效。

上面的描述仅仅用于对本发明进行解释。而本发明的保护范围应该只由所附的权利要求确定。